Usb無線通信電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種USB無線通信電路。
【背景技術(shù)】
[0002]目前大型電子設(shè)備維護(hù)端口一般是RS232或Ethernet網(wǎng)口有線方式，此種方式下的電子設(shè)備維護(hù)端口通信速率低(最高速為10kbps);此外，現(xiàn)有無線數(shù)據(jù)通信電路無法同時接入多個節(jié)點(diǎn)，且成本高、電路復(fù)雜。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的是提供一種高速且低成本的USB無線通信電路。
[0004]本實(shí)用新型提供的這種USB無線通信電路，包括天線阻抗匹配電路、RF收發(fā)電路、控制器、USB轉(zhuǎn)UART數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、USB電路、復(fù)位電路和供電電路；控制器通過RF收發(fā)電路再經(jīng)由天線阻抗匹配電路與RF天線連接；控制器通過USB轉(zhuǎn)UART數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器與USB電路連接；復(fù)位電路分別與控制器、USB轉(zhuǎn)UART數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器連接；供電電路為控制器、USB轉(zhuǎn)UART數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、USB電路供電。
[0005]所述天線阻抗匹配電路包括JT型濾波器、雙向瞬態(tài)抑制器和高頻耦合電容；RF天線通過31型濾波器與高頻耦合電容連接；RF天線通過雙向瞬態(tài)抑制器接地。
[0006]所述RF收發(fā)電路包括電容C18、電容C19、電容C23、電容C24、電感L5和電感L7 ；射頻信號負(fù)端通過電容C18串聯(lián)電容C19與天線阻抗匹配電路連接，該射頻信號負(fù)端還通過電容C18經(jīng)由電感L5接地；射頻信號正端通過電容C23串聯(lián)電感L7與天線阻抗匹配電路連接，該射頻信號正端還通過電容C23經(jīng)由電容C24接地。
[0007]所述控制器采用德州儀器公司的型號為CC2510F16芯片，為主節(jié)點(diǎn)。所述USB轉(zhuǎn)UART數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器采用Silicon Labs公司的型號為CP2102的芯片。所述復(fù)位電路包括按鍵復(fù)位電路和指示燈電路。
[0008]本實(shí)用新型是一種低成本、低功耗、高速、2.4GHz無線通信電路。本實(shí)用新型采用無線通信方式，通信速率達(dá)到2Mbps，解決數(shù)據(jù)傳輸延時問題；本實(shí)用新型能夠同時與3個從節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信(無線控制或數(shù)據(jù)升級)，主節(jié)點(diǎn)可以管理從節(jié)點(diǎn)的無線信道參數(shù)信息；本實(shí)用新型還采用USB轉(zhuǎn)接方式，電路簡單，成本低廉，USB接口既能與電腦進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，又能提供5V@500mA電源。
【附圖說明】
[0009]圖1是本實(shí)用新型的原理框圖。
[0010]圖2是本實(shí)用新型的天線阻抗匹配電路圖。
[0011]圖3是本實(shí)用新型的RF收發(fā)電路圖。
[0012]圖4是本實(shí)用新型的控制器電路圖。
[0013]圖5是本實(shí)用新型的USB轉(zhuǎn)UART數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器及USB電路圖。
[0014]圖6是本實(shí)用新型的供電電路圖。
[0015]圖7是本實(shí)用新型的復(fù)位電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]如圖1所示，本實(shí)用新型包括天線阻抗匹配電路、RF收發(fā)電路、控制器(包含外圍電路)、USB轉(zhuǎn)UART數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、USB電路、復(fù)位電路和供電電路；控制器通過RF收發(fā)電路再經(jīng)由天線阻抗匹配電路與RF天線連接；控制器通過USB轉(zhuǎn)UART數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器與USB電路連接；復(fù)位電路分別與控制器、USB轉(zhuǎn)UART數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器連接；供電電路為控制器、USB轉(zhuǎn)UART數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、USB電路供電。
[0017]如圖2所示，天線阻抗匹配電路包括型濾波器、雙向瞬態(tài)抑制器D7和高頻耦合電容C12。RF天線通過型濾波器與高頻耦合電容C12連接；RF天線通過雙向瞬態(tài)抑制器D7接地。
[0018]該電路一共包含雙向瞬態(tài)抑制器D7、電容C22、電容C21、電感L6、高頻耦合電容C12五個器件。依據(jù)天線阻抗50 Ω匹配原則，將電容C22、電容C21、電感L6這三個器件設(shè)計成一款最簡單π型濾波器，既可以增大天線的增益，減少信號反射系數(shù)，又可以實(shí)現(xiàn)接收和發(fā)送無線信號的濾波。雙向瞬態(tài)抑制器D7用于保護(hù)RF收發(fā)電路。高頻耦合電容C12用于減少天線噪聲對RF接收電路的影響。
[0019]如圖3所示，RF收發(fā)電路包括電容C18、電容C19、電容C23、電容C24、電感L5和電感L7 ;射頻信號負(fù)端通過電容C18串聯(lián)電容C19與天線阻抗匹配電路連接，該射頻信號負(fù)端還通過電容C18經(jīng)由電感L5接地；射頻信號正端通過電容C23串聯(lián)電感L7與天線阻抗匹配電路連接，該射頻信號正端還通過電容C23經(jīng)由電容C24接地。該電路共包含6個器件。
[0020]當(dāng)控制器處于接收模式時，RF收發(fā)電路作為接收電路——LAN濾波電路；其中，電容C19和電感L7組成一個2.4GHz諧振電路，將天線ANT_IN信號分為一組差分信號，電感L5和電容C24調(diào)整差分信號幅值，使其滿足芯片LNA信號輸入范圍，電容C18和電容C23是信號耦合濾波電容，用于減少信號輸入共模噪聲。
[0021]當(dāng)控制器處于發(fā)送模式時，RF收發(fā)電路又作為發(fā)送電路一一PA外部匹配電路；其中電容C18和電容C23依舊作為信號親合濾波電容，用于隔離天線干擾噪聲和芯片內(nèi)部電源紋波噪聲。電容C24和電感L7組成一個差模信號低通濾波器，電容C19和電感L5組成一個差模信號高通濾波器，這兩個濾波器一起組成一個帶通濾波器，通頻帶寬為4.5MHz，中心頻點(diǎn)為2.4GHz ο
[0022]如圖4所示，控制器外圍電路包括控制器D1、晶體XL2、電容C20、電容C27、電容C17、電容C44、電源濾波電容C43、電流基準(zhǔn)電阻R3。
[0023]本實(shí)用新型的控制器采用德州儀器公司的型號為CC2510F16芯片，為主節(jié)點(diǎn)；其工作頻段是2.4-2.5GHz，芯片內(nèi)嵌8051處理器，包含64kB的flash存儲器和8kB RAM，采用 24MHz± 1ppm 晶體。
[0024]通過配置芯片內(nèi)部SFR寄存器PERCFG.UOCFG和PERCFG.UlCFG (URATO硬件引腳為P02/03，URATO硬件引腳為P16/17 )，可以配置UARTO和UARTI接口參數(shù)(波特率、校驗(yàn)位、數(shù)據(jù)格式等)，電阻R14、電阻R15用于硬件配置該控制器的工作模式，本電路工作在主節(jié)點(diǎn)管理模式。
[0025]本電路采用內(nèi)置PA，數(shù)據(jù)通信時工作電流是10mA，發(fā)射功率是12dBm ;本電路采用內(nèi)置LNA和AGC，接收電流是4.5mA，接收靈敏度-llOdBm，自動增益調(diào)節(jié)器范圍是0~64dB ；本電路采用內(nèi)部RSSI檢測，無線通信速率為2.4kbps時，RSSI檢測閾值為81dB，當(dāng)高速模式下2Mbps時，RSSI檢測閾值為78dB。
[0026]為了保證射頻信號頻率偏差在±5kHz范圍內(nèi)，晶體XL2采用土 1ppm高品質(zhì)晶體。
[0027]為了保證射頻發(fā)射時信號強(qiáng)度達(dá)到12dBm，電流基準(zhǔn)電阻R3采用精度為0.5%的精密電阻。
[0028]如圖5所示，本實(shí)用新型的USB轉(zhuǎn)UART數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器采用Silicon Labs公司的型號為CP2102的芯片；芯片內(nèi)置576Byte接收緩存器和640Byte發(fā)送緩存器，接口通信波特率范圍大(從300bps到2Mbps可設(shè)置)。USB電路采用SWl單刀雙擲開關(guān)，開啟無線通信電路供電。
[0029]圖中，C19、C30為UART數(shù)據(jù)保護(hù)電容，D4、D5為USB數(shù)據(jù)線靜電保護(hù)管，R9、RlO為數(shù)據(jù)線常態(tài)低電平電阻，R7、R8為USB數(shù)據(jù)線限流電阻，C26為電源濾波電容，R4、R16為CP2102低功耗工作配置電阻，R1UR12為UART數(shù)據(jù)線短路電阻。
[0030]如圖6所示，供電電路主要采用型號為AMSl117的穩(wěn)壓電源芯片D2，其輸入電壓5~15V，輸出電壓3.3V±10%，輸出電流800mA。圖中，C34、C35為電源輸入濾波電容，C31、C32、C33為數(shù)字電源輸出濾波電容。L8是數(shù)字電源與模擬電源隔離磁珠，C42、C40、C41、C39為模擬電源濾波電容。
[0031]如圖7所示，復(fù)位電路包括按鍵復(fù)位電路和指示燈電路。圖中，Kl為普通四角按鈕按鍵，R2、R5、R6為指示燈發(fā)光二極管限流電阻，LED1、LED2是發(fā)光二極管，XS3為調(diào)試接口(HDR1X4)。
[0032]本實(shí)用新型采用主從運(yùn)行模式，主節(jié)點(diǎn)通過無線喚醒信號喚醒設(shè)備內(nèi)部的從節(jié)點(diǎn)。主節(jié)點(diǎn)采用USB轉(zhuǎn)接口與電腦相連(USB數(shù)據(jù)和USB供電)。數(shù)據(jù)通信時，主節(jié)點(diǎn)能夠同時與3個從節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信(無線控制或數(shù)據(jù)升級)，主節(jié)點(diǎn)可以管理從節(jié)點(diǎn)的無線信道參數(shù)信息。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種USB無線通信電路，其特征在于，包括天線阻抗匹配電路、RF收發(fā)電路、控制器、USB轉(zhuǎn)UART數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、USB電路、復(fù)位電路和供電電路；控制器通過RF收發(fā)電路再經(jīng)由天線阻抗匹配電路與RF天線連接；控制器通過USB轉(zhuǎn)UART數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器與USB電路連接；復(fù)位電路分別與控制器、USB轉(zhuǎn)UART數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器連接；供電電路為控制器、USB轉(zhuǎn)UART數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、USB電路供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的USB無線通信電路，其特征在于，所述天線阻抗匹配電路包括 型濾波器、雙向瞬態(tài)抑制器和高頻耦合電容；RF天線通過31型濾波器與高頻耦合電容連接；RF天線通過雙向瞬態(tài)抑制器接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的USB無線通信電路，其特征在于，所述RF收發(fā)電路包括電容C18、電容C19、電容C23、電容C24、電感L5和電感L7 ;射頻信號負(fù)端通過電容C18串聯(lián)電容C19與天線阻抗匹配電路連接，該射頻信號負(fù)端還通過電容C18經(jīng)由電感L5接地；射頻信號正端通過電容C23串聯(lián)電感L7與天線阻抗匹配電路連接，該射頻信號正端還通過電容C23經(jīng)由電容C24接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的USB無線通信電路，其特征在于，所述控制器采用德州儀器公司的型號為CC2510F16芯片，為主節(jié)點(diǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的USB無線通信電路，其特征在于，所述USB轉(zhuǎn)UART數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器采用Silicon Labs公司的型號為CP2102的芯片。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的USB無線通信電路，其特征在于，所述復(fù)位電路包括按鍵復(fù)位電路和指示燈電路。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種USB無線通信電路，包括天線阻抗匹配電路、RF收發(fā)電路、控制器、USB轉(zhuǎn)UART數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、USB電路、復(fù)位電路和供電電路；控制器通過RF收發(fā)電路再經(jīng)由天線阻抗匹配電路與RF天線連接；控制器通過USB轉(zhuǎn)UART數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器與USB電路連接；復(fù)位電路分別與控制器、USB轉(zhuǎn)UART數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器連接；供電電路為控制器、USB轉(zhuǎn)UART數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、USB電路供電。本實(shí)用新型是一種低成本、低功耗、高速、2.4GHz無線通信電路；采用無線通信方式，通信速率達(dá)到2Mbps；可同時與3個從節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；本實(shí)用新型還采用USB轉(zhuǎn)接方式，USB接口既能與電腦進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，又能提供5V電源。
【IPC分類】G08C17-02
【公開號】CN204406653
【申請?zhí)枴緾N201520129149
【發(fā)明人】王成, 朱政堅, 陳劍
【申請人】威勝集團(tuán)有限公司
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2015年3月6日